在 .NET 中查找下一个 TCP 端口的线程安全方法（通过多个进程）

Question

请注意，您可以在这里找到类似的问题：Find the next TCP port in .NET

我的问题是这个问题的解决方案（接受的答案）不是线程安全的：Find the next TCP port in .NET - Top answer

static int FreeTcpPort()
{
    TcpListener l = new TcpListener(IPAddress.Loopback, 0);
    l.Start();
    int port = ((IPEndPoint)l.LocalEndpoint).Port;
    l.Stop();
    return port;
}

我写了一个测试证明：

private readonly BlockingCollection<int> _freePorts = new BlockingCollection<int>();

[Test]
public void FreeTcpPort_ShouldBeThreadSafe()
{
    // Act
    Parallel.For(0, 10000,
        index =>
        {
            int freeTcpPort = FreeTcpPort();
            _freePorts.Add(freeTcpPort);
            Console.WriteLine(freeTcpPort);
        } );

    var query = _freePorts.GroupBy(x => x)
        .Where(g => g.Count() > 1)
        .Select(y => new { Element = y.Key, Counter = y.Count() })
        .ToList();

    // Assert
    Assert.That(query.All(x => x.Counter == 1), () => query.First(x => x.Counter > 1).ToString());
}

上面的测试很不稳定。在我的机器上，它失败的次数超过了我运行它的 50%。 以下是失败测试的控制台输出的一部分：

51470
51472
51473
51365
51475
51367
51366
51474
51475
51476
51478
51479
51480

问题是在这种情况下端口51475被返回了两次。请注意，相同的端口是从 2 个并行运行的线程返回的，而不是因为它在端口范围内循环并获得重叠（这发生在循环计数较高的情况下）。

请注意，仅仅为我的用例添加一个 lock 语句是不够的，因为我使用这个动态端口来并行运行系统测试，这些测试在单独的进程中运行。 因此，我正在寻找一种解决方案，它始终为并行运行进程返回一个唯一且免费的 TCP 端口。

如何构建一个实用程序来从并行运行的进程中获取空闲 TCP 端口，而不会遇到竞争条件？

Answer 1

如何构建实用程序以从并行运行的进程中获取空闲 TCP 端口，而不会遇到竞争条件？

你不能。使用一些临时“空闲”端口的想法从一开始就是错误的，因为在具有多个进程的系统上，实际空闲的端口可能会从一个时刻改变到另一个时刻——无论您的应用程序本身是否使用线程。因此，即使您找到了一些现在空闲的端口，它也可能在您成功绑定到它之前已被另一个进程使用。

正确的方法是不要找到空闲端口然后绑定它。正确的方法是将您的侦听器绑定到端口 0，然后确定实际使用的端口。然后直接使用这个已经创建的监听套接字，而不是关闭它并尝试使用它用于一些新套接字的端口。